生物多样性保护的一个理论框架——生物最小面积概念

稳定而复杂多样的自然生境有利于多样性的形成和保存,剧变并趋于简单化的干扰生境常使多样性丧失。现实中的森林破碎化使区域物种丧失。多样性保护要求具备促使物种能长久生存的生境。生物最小面积概念集中讨论物种长久生存与群落(景观)面积的关系,是多样性保护的最基本的理论基础。根据自然保护实践,提出最小景观,扩充了生物最小面积概念。讨论了生物最小面积概念在建立自然保护区的理论框架、了解被保护生物及其生境的自然特点以及建立更全面的自然保护网络等方面的应用。     

基于目标种保护的生态廊道构建——以崇明岛为例

景观破碎化和适宜生境面积减少是生物多样性降低与物种灭绝的重要因素之一。生态廊道的构建为陆行野生动物扩大活动范围提供了空间途径,从而增加了物种基因交流的机会, 提高了种群的生存能力。上海市崇明岛是一个地理上孤立的冲积沙岛,随着岛上森林斑块的减少与破碎化,依赖林地生境生存的陆行动物个体与种群数量大大减少。本文以崇明岛为例,选择上海市一级保护动物刺猬作为目标种,在分析其生活习性和基质斑块空间分布特征的基础上,利用最小耗费模型和GIS手段,实现了生境斑块之间的最佳连接,建立了以目标动物保护为目的的生态廊道规划方案。     

农业景观生物多样性与害虫生态控制

现代农业的一个重要特征就是人类对农田生态系统的干扰强度及频率不断增加,严重影响农业景观的结构及其生物多样性.农业景观结构的变化及其生物多样性的丧失,必然引起生态系统服务功能的弱化,不利于实施以保护自然天敌为主的害虫生态控制.农业的集约化经营导致自然生境破碎化,减少了农业景观的复杂性,使得作物和非作物变成一种相对离散化的生境类型和镶嵌的景观格局;破碎化的生境不仅会减少某些物种的丰度,还会影响物种之间的相互关系及生物群落的多样性和稳定性.非作物生境类型如林地、灌木篱墙、田块边缘区、休耕地和草地等,是一种比较稳定的异质化环境.非作物生境较少受到干扰,可以为寄生性和捕食性节肢动物提供适宜的越冬或避难场所以及替代猎物、花粉和花蜜等资源,因此,非作物生境有利于自然天敌的栖息和繁衍,也有利于它们迁入邻近的作物生境中对害虫起到调节和控制作用.景观的格局-过程-尺度影响农田生物群落物种丰富度、多度、多样性以及害虫与天敌之间的相互作用.从区域农业景观系统的角度出发,运用景观生态学的理论和方法来研究作物、害虫、天敌等组分在不同斑块之间的转移过程和变化规律,揭示害虫在较大尺度和具有异质性的空间范围内的灾变机理,可为利用农业景观生物多样性来保护农田自然天敌,实施害虫的区域性生态控制提供新的研究思路和手段.     

基于焦点物种的北京市生物保护安全格局规划

快速城市化进程中,城市及周边地区生物栖息地的丧失和破碎化对生物多样性保护构成严重威胁。如何在景观尺度上判别对于生物保护具有重要意义的栖息地及其空间格局成为了重要问题。选取快速城市化的典型地区——北京市作为研究对象,将焦点物种和景观安全格局方法相结合,对北京市生物保护安全格局进行判别和规划。根据焦点物种的定义和选取标准,将在栖息地类型、生物学特征等各方面具有代表性的大白鹭(Casmerodius albus)、绿头鸭(Anas platyrhynchos)、环颈雉(Phasianus colchicus)选作北京市的焦点物种,应用最小阻力模型和GIS空间分析技术,对焦点物种的栖息地适宜性进行分析,并建立物种运动的等阻力面,根据阻力面的空间特征对北京市生物保护安全格局进行规划。结果显示:规划后的安全格局的斑块数量、分离度、邻近距离显著下降,平均斑块面积和最大斑块指数显著上升;该格局用约60%的土地,保护了北京市主要生境类型及关键性空间格局,可有效缓解栖息地丧失和破碎化的问题,从而达到保护整体生物多样性的目的。这一研究方法和成果可为北京市生物多样性保护和城乡生态建设提供决策依据,也对同类研究具有借鉴价值。     

基于野牛生境选择的生物多样性保护廊道设计:来自西双版纳的案例

景观破碎化阻碍了物种在生境斑块间的扩散,阻断了物种的基因交流,增加了物种局部灭绝的风险,是生物多样性丧失的主要原因之一。通过建立生物多样性保护廊道,将分离的自然保护区连接起来,形成一个自然保护区网络,有利于提高生物抵抗局部干扰的能力。同时,也为生物多样性的长期保存提供了重要保障。本文结合亚洲发展银行大湄公河次区域（Greater Mekong Subregion）生物多样性保护行动计划的实施,在西双版纳州境内,以野牛（Bos gaurus）为对象,在2个自然保护区之间进行生物多样性保护廊道的设计,对生物多样性保护廊道的设计方法进行了一些有益的探讨。     

福建省自然保护区生态网络的构建与优化

自然保护区对维护物种多样性具有重要意义,但城市化的快速发展造成自然保护区不断被蚕食和破坏,保护区日益破碎,生物多样性不断减少.构建生态网络能够有效连接破碎生境,为物种保护提供空间保障.本文基于ArcGIS软件平台,在确定源地斑块和景观阻力面的基础上,采用最小耗费距离模型构建福建省自然保护区潜在生态网络,并基于连通性指数和重力模型对构建网络前后的连通性和廊道重要性进行定量分析和评价,最后提出生态网络优化的措施和对策.结果表明: 林地、草地、湿地是研究区潜在廊道的重要景观构成类型;面积大的生境斑块在网络中的重要性较高;构建网络后,景观整体连通性指数和可能连通性指数显著提高;不同斑块间的相互作用强度差异很大,但相互作用力大的斑块间的廊道在生态网络中的重要性程度较高.本研究结果可为福建省自然保护和规划提供科学参考和依据.     

基于过程视角的城市地区生物保护规划——以浙江台州为例

生境破碎化和生物过程的阻断是城市区域生物多样性面临的主要威胁。当前以物种为中心的生物保护规划对区域生境格局关注不足,而景观导向的思路缺乏生物过程考虑。随着保护生物学、景观生态学及景观规划的发展,将物种生物过程与生境格局相结合的综合方法日益得到认可。台州是中国东南沿海快速城市化区域,具备丰富的生物资源,但近年的分散城市化和大规模基础设施建设造成严重的生境破坏和物种丧失问题。本文以2种鸟类作为指示物种,将其生物过程信息与区域景观格局设计相结合:黑嘴鸥作为典型迁徙候鸟,季节性停留于当地泥质滩涂,其生物行为可视作一种垂直生境选择过程;白茎长尾雉作为本地重要留鸟,其生物过程兼有垂直生境选择和水平迁移。利用景观适宜性和景观安全格局方法从垂直和水平过程对指示物种适宜生境进行判别,并叠加构建城市区域综合生物保护基础结构,为类似地区提供参考。     

汶川地震灾区生物多样性热点地区分析

汶川地震灾区位于长江上游,是我国大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)的主要分布区,被保护国际认定的25个全球生物多样性热点地区之一.2008年5月12日发生的汶川大地震导致该区域生态环境遭受严重破坏,需要识别生物多样性热点地区,指导灾后生物多样性保护.选取物种生境质量、植被景观多样性指数和物种多样性指数作为评价指标,其中生境质量采用InVEST生物多样性模型计算,然后利用空间相关分析中G系数进行热点地区分析,探测出灾区生物多样性的热点区,并在此基础上与现有保护区分布、物种生境分布以及Marxan模型计算出的优先区进行对比验证.结果显示:热点区范围涉及到现有76％的保护区,且保护区内的热点区面积达到灾区所有保护区面积的55％;在选取的69个指示物种中有60个物种位于热点区的生境面积占这些物种在灾区的总生境面积的50％以上,有32个物种在80％左右,热点区内的所有指示物种生境总面积占整个灾区指示物种生境总面积的70％以上.基于空间相关分析方法得出的热点地区基本上与Marxan模型输出的优先保护区范围结果基本一致.但空间相关分析的热点区划分克服了Marxan模型优先保护区分布过于离散,孤岛效应明显的不足.     

卧龙自然保护区大熊猫生境评价

生物的生境是指生物生活繁衍的场所,由生物与非生物环境构成。近几个世纪以来,物种绝灭的速度加快,生物多样性丧失最重要的原因是生物生境的人为破坏。对保持生物的生境评价,是分析这些物种种群减少,濒危原因的重要手段,还能为制定合理的保护对策提供依据。根据大熊猫生境分布特点提出了大熊猫生境结构理论模型,将影响卧龙大熊猫生境质量的因素分为物理环境因素、生物环境因素和人类活动因素,探讨了生境评价的程序与卧龙大熊猫生境评价准则,运用地理信息系统技术与空间模拟方法分析了卧龙大熊猫生境质量。在人类活动影响下,卧龙自然保护区内适宜大熊猫生存的生境面积有57597.3hm^2,其中最适生境面积为6256.1hm^2,主要分布在海拔2300－2800m的平缓山坡与台地。     

偷猎——自然保护的严重威胁

迄今为止,我国建立的自然保护区已达400多个。它们的主要任务是维护自然多样性的相对永久性。随着生态原理在保护生物学方面的广泛应用,人们已经认识到所有自然保护区都将成为相对孤立的岛屿。岛屿生态学又揭示了物种—面积原理:岛屿面积越大,物种和栖息地多样性越大;岛屿面积越小,物种的生存可能性越小和绝灭速度可能越大。因此,在自然保护区内偷猎,将会增加其丧失生物多样性的速度。为了弄清偷猎对自然保护的影响程度,笔者对全国部分自然保护区作了信函调查。采用随机抽样的方法调查了55个国家级自然保护区和124个省市属自然保护区。结果…     

An integrative approach for the conservation and management of South Africa's floristic diversity at the provincial level

As a party to the Convention on Biological Diversity (CBD), South Africais obliged to ensure that CBD objectives are met. Fundamental to the concept ofbiodiversity are the different levels of biological organization ranging fromlandscapes to genes. Historically, biodiversity conservation has predominantlyfocussed on species, while southern African nature reserves were generally notestablished with biodiversity criteria under consideration. This paper describesan integrative approach to conserving and managing all levels of biodiversity inGauteng, the smallest province in South Africa. Utilizing land cover andvegetation maps for the province, higher level biodiversity considerations willincorporate principles of landscape ecology together with gap analysis anditerative techniques, while lower level biodiversity considerations will involvethe assessment of the status and distribution of Red Data plant species in theprovince. As the final output, a map will be created within a GeographicInformation System depicting priority conservation areas with associated broadmanagement recommendations. A landscape mosaic with simple management guidelinesfor landowners will attempt to facilitate the conservation of landscapeprocesses.     

自然保护区生态安全设计的方法研究

由于生态破坏和自然栖息地的丧失,造成野生动植物种群的破碎化．自然保护区已成为孤立的生境岛屿,目前以单个、孤立保护区为主的生物多样性保护模式是远远不够的,应在广泛的时空尺度上保护生态过程和生物多样性各组成成份,建立一个整体的保护网络．根据国内外生物多样性保护的要求和发展趋势,提出了自然保护区生态安全设计的概念,它是综合考虑了生态、社会、经济的一种协调设计战略,首先从区域层次研究保护区网络的优化设计;其次,在网络的每个节点(保护区),研究保护区的面积、形状和内部功能分区;最后,研究网络与节点的连接(廊道)．自然保护区网络设计应维持生态系统的地域完整性和生态过程完整性,采用迭代法、整数规划方法和地理途径方法,为一个或多个保护目标勾画出多种保护规划蓝图。     

Yet Another Empty Forest: Considering the Conservation Value of a Recently Established Tropical Nature Reserve

The primary approach used to conserve tropical biodiversity is in the establishment of protected areas. However, many tropical nature reserves are performing poorly and interventions in the broader landscape may be essential for conserving biodiversity both within reserves and at large. Between October 2010 and 2012, we conducted bird surveys in and around a recently established nature reserve in Xishuangbanna, China. We constructed a checklist of observed species, previously recorded species, and species inferred to have occurred in the area from their distributions and habitat requirements. In addition, we assessed variation in community composition and habitat specificity at a landscape-scale. Despite the fact that the landscape supports a large area of natural forest habitat (~50,000 ha), we estimate that >40% of the bird fauna has been extirpated and abundant evidence suggests hunting is the primary cause. A large proportion (52%) of the bigger birds (>20 cm) were extirpated and for large birds there was a U-shaped relationship between habitat breadth and extirpation probability. Habitat specificity was low and bird communities were dominated by widespread species of limited conservation concern. We question whether extending tropical protected area networks will deliver desired conservation gains, unless much greater effort is channeled into addressing the hunting problem both within existing protected areas and in the broader landscape.     

生物多样性管理最小有效面积选取模型与GIS的耦合

人口的增长和自然资源的有限性决定了很难把更多的土地用于生物多样性的保护。通过BMAS(生物多样性管理面积选取)模型与GIS(地理信息系统)的结合,可以用尽可能少的土地资源实现一定水平的生物多样性的保护。该方法初步在西双版纳的勐拉县进行了应用。与现实自然保护区面积的对比,用模型选区自然保护区有显著效果。该方法在保护与发展矛盾尖锐的发展中国家非常适用。     

我国自然保护区功能分区研究进展

自然保护区功能分区是保护区规划和科学管理的重要环节。我国自然保护区功能区划主要采用国际"人与生物圈"计划的"三区"划分模式,即核心区、缓冲区和实验区。介绍了我国自然保护区的分区依据,在总结自然保护区功能分区方法研究进展上,分析了目前我国自然保护区功能区划中存在的难点与问题,并对其进行了展望,以期为我国自然保护区功能区的科学划分与完善提供依据。     

生物保护的经济学

生物保护研究已经从保护生物学发展到保护生态学,在社会经济因素对自然保护影响日益广泛深刻的今天,我们应该更加主动地从经济学角度进行生物多样性保护。建立自然保护区是生物多样性就地保护的重要措施之一。目前的自然保护区管理研究基本上是以生物学和生态学为主,缺乏系统的经济学考虑,导致一些自然保护区的管理效果不理想,可持续性受到威胁。本文在回顾生物保护的相关经济学研究的同时,提出保护经济学的概念和研究框架,以期为自然保护区的经济管理提供一种新思路,为管理部门的保护投资决策提供支持。     

生物多样性保护的景观规划途径

景观规划设计在生物多样性保护中起着决定性的作用。基于不同的保护哲学,生物多样性保护的景观规划途径主要可分为两种：一是以物种为核心的景观规划途径,另一种是以景观元素为核心和出发点的规划途径。前者首先确定物种,然后根据物种的生态特性来设计景观格局,后者则以各种尺度的景观元素作为保护对象,根据其空间位置和关系设计景观格局。多种空间战略被认为有利于生物多样性的保护,包括保护核心栖息地、建立缓冲区、构筑廊道、增加景观异质性和引入或恢复栖息地。落实这些空间战略必须首先回答选择什么和在什么地方设计上述景观元素的问题。对此,目前尚没有很好的答案。传统的生物保护战略被动地强调现存濒危物种和景观元素的保护,如果将物种运动和生态过程作为一个能动的景观控制过程来对待,我们将会有一种全新的景观规划途径。其中有三个方面的概念对这种新的景观规划途径有启发意义：即景观的空间构型对生态过程的作用,生物进化空间轨迹与景观格局设计及景观阻力与潜在的生态基础设施的设计。景观生态安全格局正是在这些方向上的一个新的探索。     

Comparison of biodiversity and ground cover between a commercial rotationally grazed property and an adjacent nature reserve in semi‐arid rangeland

Continuous livestock grazing can have negative effects on biodiversity and landscape function in arid and semi‐arid rangelands. Alternative grazing management practices, such as rotational grazing, may be a viable option for broad‐scale biodiversity conservation and sustainable pastoral management. This study compared ground cover, plant species composition and floristic and functional diversity along gradients of grazing intensity between a pastoral property rotationally grazed by goats and an adjacent nature reserve (ungrazed by commercial livestock) in semi‐arid south‐eastern Australia. Understorey plant species composition differed significantly between the rotationally grazed property and the nature reserve, with a greater proportion and frequency of palatable species recorded in the nature reserve. Understorey plant species richness, diversity, functional biodiversity measures and ground cover declined with increasing grazing pressure close to water points under commercial rotational grazing management. However, at a whole‐paddock scale, there were few differences in plant biodiversity and ground cover between the rotationally grazed property and the nature reserve, despite differences in overall plant species composition. Flexible, adaptive, rotational grazing should be investigated further for its potential to achieve both socio‐economic and biodiversity conservation outcomes in semi‐arid rangelands to complement existing conservation reserves.     

Beyond opportunism: Key principles for systematic reserve selection

The intention and practice of conservation reserve selection are different. A major reason for systems of reserves is to sustain biological diversity. This involves protecting examples of as many natural features, e.g. species, communities or environments, as possible. In reality, however, new reserves have rarely been dedicated for their representation of features. Furthermore, the opportunism that has characterized the development of reserve systems can actually jeopardize the representation of all features in reserves through the inefficient allocation of limited resources. More systematic approaches are essential if reserves are to play their role in protecting biodiversity. Some basic principles for conservation planning are emerging from recent systematic procedures for reserve selection. These principles will help to link intention and practice.